DE2645896A1

DE2645896A1 - Molten iron contg. magnesium fed into moulds - by pressurised inert gas contg. oxygen to prevent magnesium vapour blocking gas valves

Info

Publication number: DE2645896A1
Application number: DE19762645896
Authority: DE
Inventors: Erwin Dipl Ing Dr Ing Doetsch; Hans Georg Domres; Werner Mainz
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1976-10-12
Filing date: 1976-10-12
Publication date: 1978-04-13
Also published as: DE2645896C3; DE2645896B2

Abstract

Molten cast iron, which has been treated with magnesium to mfr. nodular cast iron, is fed in dosed amts. for casting by a pressurised inert gas in a casting appts.; and the inert gas contains a specific amt. of oxygen, pref. 0.5-5 wt.%. Pref. the addn. of O2 depends on the operating stage of the furnace; and the inert gas and O2 are mixed in a pressure reservoir, to which O2 is added via a choke valve adjusted by a servomotor according to the rate of evapn. of the Mg. Inert gas, e.g. N2, is used to drive molten iron into a mould, but the Mg vapour from the treated iron enters the N2 and blocks the valves or pipes in the gas circuit by deposition. The deposits of Mg can also cause an explosion. The O2 added to the gas oxidises the Mg. vapour so MgO enters the slag and does not reach the gas circuit.

Description

Gießverfahren Casting process

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum dosierten Abgießen einer mit Magnesium behandelten Gußeisenschmelze für die Herstellung von Sphäroguß aus einer druckmittelbeaufschlagten Vergießeinrichtung mittels eines inerten Gases.The invention relates to a method for the metered pouring of a cast iron melt treated with magnesium for the production of nodular cast iron a potting device pressurized with pressure medium by means of an inert gas.

Die bekannten Vergießeinrichtungen mit Druckentleerung werden in der Regel mit Druckluft beaufschlagt. Beim Abgießen von magnesiumbehandelten Gußeisen werden sie Jedoch mit einem inerten Gas als Druckmittel betrieben, um den durch Luftsauerstoff bewirkten Magnesiumabbrand zu verhindern. Dabei wird das Inertgas während der Aufenthaltszeit im Ofengefäß mit Magnesium dampf angereichert. Jedesmal nach Beendigung eines Gießvorganges wird durch das abströmende inerte Gas auch der von diesem aufgenommene Magnesiumdampf mit aus dem Ofengefäß ausgetragen. Im Leitungssystem kühlt sich das mit Magnesium angereicherte inerte Gas sehr schnell ab, so daß das Magnesium unmittelbar hinter dem Ofenaustritt auf einer Strecke von etwa 1 bis 2 m zum größten Teil an der Wandung der Leitung kondensiert und erstarrt. Ein nicht unerheblicher Teil des Magnesiums fällt in Form von sehr feinen Feststoffteilchen im strömenden, sich dabei weiter abktlhlenden inerten Gas aus. Diese Feststoffteilchen, die in dem Leitungs- und Ventilsystem weiter getragen werden, schlagen sich an Eng- und Umlenkstellen der Ventile nieder. Die Folge dieser Ablagerungen ist, daß nach kurzer Betriebszeit die Ventile ausfallen und sich das Llsitungssystem zusetzt. Betriebserfahrungen ergeben, daß 3eweils nach etwa 8 Stunden Betrieb das gesamte Leitungs- und Ventilsystem gereinigt werden muß. Diese Reinigung ist nicht ungefährlich, weil das als Feinstaub niedergeschlagene Nagnesium eine sehr große innere Oberfläche hat. In Anwesenheit von Sauerstoff setzt daher bereits bei geringer Einwirkung von Reibungskräften ein Zündvolgaagein, so daß das Magnesium in einem explosionsartig verlaufenden Verbrennungsvorgang oxidiert wird.The known potting devices with pressure evacuation are in the Usually pressurized with compressed air. When casting magnesium-treated cast iron However, they are operated with an inert gas as a pressure medium to through Prevent magnesium burn-up caused by atmospheric oxygen. The inert gas is thereby Enriched with magnesium vapor during the stay in the furnace vessel. Every time after the end of a casting process, the outflowing inert gas also causes the Magnesium vapor absorbed by this is also discharged from the furnace vessel. In the pipe system the inert gas enriched with magnesium cools down very quickly, so that Magnesium immediately after the furnace outlet over a distance of about 1 to 2 m for the most part condensed and solidified on the wall of the pipe. A not An insignificant part of the magnesium falls in the form of very fine solid particles in the flowing, further cooling inert gas. These solid particles, which are carried on in the pipe and valve system, attach themselves to constrictions and deflection points of the valves. The consequence of these deposits is that after shorter Operating time the valves fail and the oil system clogs. Operating experience shows that after about 8 hours of operation the entire pipe and valve system must be cleaned. This purification is not harmless because the nagnesium precipitated as fine dust is a very large one has inner surface. In the presence of oxygen, therefore, it already sets at low levels The action of frictional forces creates an ignition volume, so that the magnesium in one explosive combustion process is oxidized.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das aus der Schmelze verdampfende Magnesium durch einen ganz bestimmten Sauerstoffgehalt im inerten Gas, wie er sich aus der Magnesium-Konzentration in der Gasphase ergibt, in der Schlacke zu binden.The invention is based on the object of evaporating from the melt Magnesium by a very specific oxygen content in the inert gas, as it is results from the magnesium concentration in the gas phase to bind in the slag.

Dabei muß die Konzentradion des Sauerstoffs im inerten Gas einer seits so groß sein, daß das verdampfende Magnesium vollständig oxidiert und als Magnesiumoxid in der Schlacke gebunden wird, andererseits Jedoch so klein sein, daß das in der Schmelze gelöste Magnesium nur unwesentlich oxidiert wird.The concentration of oxygen in the inert gas must be on the one hand be so large that the evaporating magnesium is completely oxidized and as magnesium oxide is bound in the slag, on the other hand, however, be so small that that in the Magnesium dissolved in the melt is only insignificantly oxidized.

Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gelöst, bei welchem dem inerten Gas eine bestimmte Menge Sauerstoff, vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.-, beigemischt wird.This object is achieved by a method according to the invention which the inert gas contains a certain amount of oxygen, preferably 0.5 to 5 Weight, is added.

Es ist weiterhin die Formierung des Ofengefäßes zu berUcksichtigen, weil zu Beginn einer Ofenreise der im OfengefEß vorhandene Luftsauerstoff nur langsam abgebaut wird. Offensichtlich wird im Feufestmaterial, einmal in den Poren und zum anderen chemisch gebunden, auch nach tagelangem Inertgasbetrieb noch so viel Sauerstoff zur Verfügung gehalten, daß das verdampfende Magnesium oxidiert wird. In dieser Zeit kann das als Druckmittel dienende inerte Gas mit sehr geringen Sauerstoffkonzentrationen gefahren werden, die dann nach längerem Betrieb langsam zu steigern sind.The formation of the furnace vessel must also be taken into account, because at the beginning of an oven journey the oxygen in the oven vessel is slow is dismantled. Obviously in the Feufestmaterial, once in the pores and to the other chemically bound, even after days of inert gas operation, no matter how much oxygen kept available that the evaporating magnesium is oxidized. In this Time can the inert gas serving as a pressure medium with very low Oxygen concentrations are driven, which then slowly after longer operation are to be increased.

Für diesen Zweck wird erfindungsgemäß weiter vorgeschlagen, daß die Zugabe von Sauerstoff in das inerte Gas entsprechend dem Betriebszustand des Ofens eingestellt wird.For this purpose it is proposed according to the invention that the Adding oxygen to the inert gas according to the operating condition of the furnace is set.

Die günstigste Art für die Einstellung des richtigen Sauerstoffgehaltes im inerten Gas ist die Zugabe des Sauerstoffs in einen Gasbehälter, der als Misch- und Vorratsgefäß für die Druckgasversorgung arbeitet. Das inerte Gas führt dann beim Gießbetrieb immer gerade die Sauerstoffmenge mit sich, die entsprechend dem Gasdurchsatz im Ofengefäß für die Oxidation des verdampf enden Magnesiums benötigt wird.The cheapest way to set the correct oxygen level in the inert gas is the addition of oxygen into a gas container, which is used as a mixing and storage vessel for the compressed gas supply is working. The inert gas then leads in the casting operation always just the amount of oxygen with it, which corresponds to the Gas throughput in the furnace vessel is required for the oxidation of the evaporating magnesium will.

Um dies zu erreichen, wird nach der Erfindung als weitere verfahrensmäßige Maßnahme vorgeschlagen, daß das Inertgas und der Sauerstoff in einem Kessel vorgemischt werden und das Verhältnis der beiden Gase zueinander als Funktion des zeitlichen Magnesiumabbrandes aus der Schmelze mittels motorisch verstellbarem Drosselventil eingestellt wird.In order to achieve this, according to the invention, as a further procedural Measure proposed that the inert gas and the oxygen premixed in a boiler and the ratio of the two gases to each other as a function of the time Magnesium burn-off from the melt by means of a motor-driven throttle valve is set.

Während längerer Haltezeiten wird nur so viel Druckgas dem Ofen zugeführt, wie zur Deckung der Leckrate notwendig ist.During longer holding times, only as much compressed gas is fed into the furnace as as is necessary to cover the leak rate.

In dieser Zeit sollte die Sauerstoffzufuhr zum Inertgas abgeschaltet werden, da sich dann in der Gasatmosphäre des Ofengefäßes der Gleichgewichts.Magnesiumdruck einstellen kann, so daß die Magnesiumverdampfung weitgehend zum Stillstand kommt.During this time, the oxygen supply to the inert gas should be switched off because the equilibrium is then in the gas atmosphere of the furnace vessel can be adjusted so that the evaporation of magnesium largely comes to a standstill.

Hierfür wird erfindungsgemäß noch ein Verfahrensschritt in der Art empfohlen, daß in Betriebspausen durch das Wegeventil eine Umschaltung auf Inertgas erfolgt und die Leckverluste des Vergießofens gedeckt werden.For this purpose, according to the invention, a method step of the type It is recommended that the directional valve switch to inert gas during breaks in operation takes place and the leakage losses of the potting furnace are covered.

Um das Ofengefäß zum Nachfüllen von Schmelze oder fUr andere Zwecke drucklos machen zu können, wird als weitere Maßnahme zur dosierten E s peisung von Sauerstoff schließlich noch vorgeschlagen, daß das Entlüftungs-Wegeventil durch eine digitale Steuerung entsprechend dem eingegebenen Sollwert periodisch solange geöffnet wird, daß der Vergießofen keinen Überdruck mehr hat und somit Luft in das Ofengefäß eindringen kann.Around the furnace vessel for refilling with melt or for other purposes Being able to depressurize is another measure for metered feeding of Oxygen finally suggested that the vent directional control valve through a digital control according to the entered setpoint periodically for as long is opened so that the potting furnace no longer has overpressure and thus air into the Can penetrate the furnace vessel.

Das vorgeschlagene Verfahren bzw. dessen einzelne Schritte lassen sich mit der schematisch dargestellten, beispielhaften Einrichtung verwirklichen.Leave the proposed procedure or its individual steps be realized with the schematically illustrated, exemplary device.

In der Zeichnung zeigt die Figur 1 die Druckgaseinspeisung.In the drawing, FIG. 1 shows the pressurized gas feed.

Der Figur 2 ist die Druckgasentlüftung zu entnehmen.The compressed gas ventilation can be seen in FIG.

Es folgt nun die Beschreibung der beiden Figuren.The description of the two figures now follows.

In einem Druckbehälter 5 wird inertes Gas,vorzugsweise Stickstoff, mit Sauerstoff bzw. getrockneter Luft gemischt, Hierzu sind Volumenstrommesser 26 eingebaut. Die Wegeventile 3 und 4 öffnen in Abhängigkeit vom eingestellten Druck am Druckschalte 6 und lassen entsprechend der Einstellung an den Drosselventilen 24 und 25 aus den Druckquellen 1 fUr Luft oder Sauerstoff und 2 fUr Stickstoff das Gas einströmen. Das Drosselventil 24 wird von einem Schrittmotor betätigt, der von einer digitalen Steuerung in Abhängigkeit vom eingestellten Sollwert eEngesteuerg wird. Der Sollwert ergibt sich aus dem zeitlichen Magnesiumabbrand. Die Analysen werden stündlich durchgeführt, da die Änderung des Magnesiumabbrandes in einem derartigen Vergießofen ein Langzeitvorgang ist.In a pressure vessel 5 is inert gas, preferably nitrogen, mixed with oxygen or dried air, volume flow meters 26 are required for this built-in. The directional control valves 3 and 4 open depending on the set pressure at the pressure switch 6 and leave the throttle valves according to the setting 24 and 25 from the pressure sources 1 for air or oxygen and 2 for nitrogen that Gas flow in. The throttle valve 24 is operated by a stepping motor, which is operated by a digital control depending on the set target value eEngesteuerg will. The setpoint results from the temporal Magnesium burn-off. The analyzes are carried out every hour because of the change in the magnesium burn-off is a long-term process in such a potting furnace.

Während längerer Betriebspausen wird durch Umschaltung des Wegeventils 27 direkt Inertgas in den Ofen eingespeist, um die Leckverluste zu decken, jedoch keinen weiteren Sauerstoff an die Schmelze zu bringen.During longer breaks in operation, the directional control valve is switched 27 inert gas fed directly into the furnace to cover the leakage losses, however to bring no more oxygen to the melt.

Der Druckregler 8 und die Ventile 13 und 14 dienen zur Regelung des Gasdruckes für die Förderung der Schmelze beim Gießvorgang.The pressure regulator 8 and the valves 13 and 14 are used to control the Gas pressure for conveying the melt during the casting process.

Die Druckschalter 15 und 16 schalten das Druckgassystem ab, wenn der minimale Füllstand der Schmelze im Ofen erreicht ist.The pressure switches 15 and 16 turn off the compressed gas system when the the melt has reached the minimum level in the furnace.

Mit den Ventilen 19 und 20 erfolgt die Entlüftung des Ofenkessels. Dabei wird während des laufenden Gießbetriebs nach Abschluß eines einzelnen Gießvorganges der Druck im Ofenkessel nur so weit gesenkt, daß die Schmelze im Ausgußsyphon in Gießbereitschaft gehalten wird. Nur in Einzelfällen wird der Ofenkessel total entlüftet, so daß über das geöffnete Ventil 19 Luftsauerstoff in den Kessel gelangen kann. Diese Vorgehensweis bietet eine weitere Möglichkeit, Sauerstoff dosiert in den Ofen zu bringen, indem der Ofen periodisch Uber Ventil 19 total entleert wird. Das Verhältnis der normalen Entlüftungsvorgänge auf Gießbereitschaftsdruck zu den Vorgängen mit totaler Entlüftung wird entsprechend dem eingestellten Sollwert von einer digitalen Steuerung vorgegeben, d.h. je nach Betriebszustand des Ofens und dem damit zusammenhängenden Magnesiumabbrand wird die Sauerstoffzugabe durch Öffnen des Ventils 19;gesteuert, wobei z.B. nach Jedem zehnten Abguß eine solche Entlüftung erfolgt, daß Luft in den Ofen strömen kann. Außerdem ist ean Sicherheits-Druckbegrenzungsventil 22 eingebaut. Zum Schutz der Wegeventile sind Filter 18 und 23 mit hohem Abscheidegrad eingebaut.The furnace kettle is vented with the valves 19 and 20. This is done during the ongoing casting operation after the completion of a single casting process the pressure in the furnace chamber is only lowered so far that the melt in the pouring siphon is in Ready to pour is maintained. The furnace kettle is only completely vented in individual cases, so that through the open valve 19 atmospheric oxygen can get into the boiler. This approach offers another possibility of metering oxygen into the furnace by periodically emptying the furnace completely via valve 19. The relationship the normal venting processes on ready-to-pour pressure to the processes with total venting is carried out according to the set target value from a digital Control specified, i.e. depending on the operating status of the furnace and the associated Magnesium burn-up, the addition of oxygen is controlled by opening valve 19; whereby E.g. after every tenth cast, ventilation is carried out in such a way that air enters the furnace can flow. In addition, a safety pressure relief valve 22 is installed. Filters 18 and 23 with a high degree of separation are installed to protect the directional control valves.

Das beschriebene Verfahren läßt sich auch zum Vergießen von magnesiumbehandeltem Gußeisen aus einer Vergießeinrichtung mit Stopfenentleerung anwenden, bei der das inerte Gas als Schutzatmosphäre dient, die zur Verhinderung des Magnesiumabbrandes unter leichtem Überdruck während des Vergießen und in kürzeren Stillstandszeiten im Ofenkessel aufrecht erhalten wird.The method described can also be used for casting magnesium-treated Use cast iron from a pouring device with stopper emptying where the inert gas serves as a protective atmosphere, which prevents the magnesium from being burned off under slight overpressure during casting and in shorter downtimes is maintained in the furnace.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit dem inerten Gas keine Magnesiumdämpfe mehr aus dem Ofengefäß herausgefördert werden und dadurch kein Zuwachsen der Rohrleitungen oder Störungen an den Ventilen mehr auftritt.The advantages achieved with the invention are in particular: that no more magnesium vapors are conveyed out of the furnace vessel with the inert gas and thus no clogging of the pipelines or malfunctions on the valves occurs more.

Claims

Claims: Method for dosed & bgieß one with magnesium treated cast iron melt for the production of nodular cast iron from a pressurized Potting device by means of an inert gas, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the inert gas a certain amount of oxygen, preferably 0.5 up to 5% by weight.

2. The method according to claim 1, characterized in that the addition set of oxygen into the inert gas according to the operating condition of the furnace will.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the Inert gas and the oxygen are premixed in a kettle (5), and the ratio of the two gases to one another as a function of the nagnesium burnup over time from the Melt is adjusted by means of a motorized throttle valve (24).

4. The method according to claim 1 and 2, characterized in that in During pauses in operation, the directional control valve (27) switches to inert gas and the leakage losses of the potting furnace are covered.

5. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the Venting directional valve (19) through a digital control according to the entered Setpoint periodically 8ct; is opened for a long time so that the potting furnace does not have excess pressure has more and thus air can penetrate into the furnace vessel.